PLC در اتوماسیون صنعتی

اهمیت PLC در اتوماسیون صنعتی امروزه بر هیچ کسی پوشیده نیست. PLC ها در آغاز با حروف اختصاری. PC شناخته می شدند. به علت تشابه این نام با حروف اختصاری رایانه شخصی، استفاده از این اختصار، سبب ایجاد اشتباه می شد. بنابراین امروزه پذیرفته شده است که. PLC در سیستم های اتوماسیون صنعتی به معنی کنترل کننده برنامه پذیر (Programmable Logic Controller) باشد.

PLC در سیستم های اتوماسیون صنعتی، یک رایانه تخصصی کاربر پسند بر مبنای ریزپردازنده است و توانایی انجام انواع توابع کنترلی، در سطوح مختلف پیچیدگی را دارد. PLC می تواند برنامه ریزی و کنترل شود و توسط کاربری که مهارت کار کردن با رایانه ها را ندارد، استفاده شود. کاربر PLC در سیستم های اتوماسیون صنعتی در واقع با کشیدن خطوط و رسم اجزاء، یک نمودار نردبانی را می سازد. نتیجه این ترسیم در رایانه، جایگزین تعداد زیادی از سیم کشیهای خارجی مورد نیاز برای کنترل یک فرآیند می شود.

PLC  توانایی به کار انداختن هر سیستمی که خروجی اجزای آن به صورت روشن و خاموش عمل کنند، را دارد.
این کنترلرها توانایی به کار انداختن هر سیستمی با خروجی های متغیر را دارد.

تاریخچه PLC

در سیستم های اتوماسیون صنعتی اولین PLC با استفاده از رایانه های معمولی در اواخر دهه ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۱۹۷۰ طراحی شدند. PLC های اولیه، اغلب در کارخانه های خودروسازی مورد استفاده قرار می گرفتند. به طور معمول کارخانه های خودروسازی می بایست در هنگام تغییر مدل بیش از یک ماه متوقف می شدند. برای کاهش زمان تغییر مدل، از PLC های اولیه در کنار تکنیک های اتوماسیون جدید استفاده می شد. یکی از مراحل زمانبر در این تغییر مدل، سیم کشی رله های جدید یا اصلاح شده و تابلو های کنترل بود. برنامه ریزی مجدد PLC به وسیله صفحه کلید، جایگزین سیم کشی مجدد تابلوی پر از سیم، رله، زمان سنج و سایر اجزاء شد. PLC های جدید کمک نمودند تا زمان برنامه ریزی مجدد تا حد چند روز کاهش یابد.

مراحل تغییر برنامه ریزی با رایانه ها و PLCها در سیستم های اتوماسیون صنعتی، در اوایل دهه ۱۹۷۰ یک مشکل مهم داشت. برنامه ها پیچیده بودند و اعمال تغییرات نیاز به برنامه نویس آموزش دیده داشت. در اواخر دهه ۱۹۷۰ اصلاحات زیادی در برنامه نویسی PLC ها در سیستم های اتوماسیون صنعتی  بوجود آمد و به گونه ای تغییر یافت که کاربر به صورت آسانتری برنامه نویسی نماید. معرفی و ورود ریزپردازنده ها در سال ۱۹۷۸، موجب افزایش قدرت رایانه و تمام سیستمهای کنترل و اتوماسیون گردید و هزینه محاسبات را نیز کاهش داد. در نتیجه، استفاده از روباتها، تجهیزات اتوماسیون، انواع رایانه و همین طور PLC توسعه چشمگیری یافت. برنامه های PLC برای عده بیشتری از مردم، قابل فهم شدند و دسترسی به آن از نظر قیمت نیز مناسبتر گردید.

در دهه ۱۹۸۰ باافزایش قدرت پردازش رایانه در ازاء هر دلار، کاربرد PLC ها در سیستم های اتوماسیون صنعتی  به طور نمایی افزایش یافت. برخی از کارخانجات بزرگ الکترونیک و رایانه و تعدادی از واحدهای الکترونیکی کوچکتر دریافتند که تولید PLC، باید قسمت عمده تولید آنها باشد. بازار PLC از حجم ۸۰ دلار در سال ۱۹۷۸ به سقف ۱ میلیارد دلار در سال ۱۹۹۰ افزایش یافت و هنوز این بازار در حال رشد است. حتی صنایع ساخت ماشین ابزار که قبلاً از کنترل عددی ـ رایانه ای (CNC) استفاده می کردند، امروزه از PLC استفاده می کنند. PLC ها به طور وسیع در ساخت سیستمهای کنترل انرژی و ایمنی نیز به کار می روند. سایر مصارف غیر متعارف PLC ها نظیر استفاده در وسایل خانگی و تجهیزات پزشکی، در دهه ۱۹۹۰ و بعد از آن رشد قابل ملاحظه ای داشته است. فردی که دانش کافی در زمینه رله یا دیجیتال داشته باشد، طی چند ساعت با توابع اصلی PLC آشنا می شود. این توابع ممکن است شامل کویل ها، کنتاکتها، زمان سنجها و شمارنده ها باشند. اما افرادی که با نمودارهای نردبانی یا منطق دیجیتال آشنا نباشند، برای یادگیری به زمان بیشتری نیاز دارند.

شخصی که از منطق رله اطلاع کافی دارد، ظرف چند روز، با آموزش مناسب، با توابع پیشرفته PLC آشنا می شود. کلاسهای آموزشی شرکت تولید کننده و کتب راهنما در یادگیری این توابع پیشرفته، بسیار مفید هستند. توابع پیشرفته PLC به ترتیب یادگیری، ممکن است شامل کنترل غلتکی/دنبالگر، دسترسی به بیت های ثبات و توابع انتقال باشند.

مراحل تغییر برنامه ریزی

مراحل تغییر برنامه ریزی با رایانه ها و PLCها در سیستم های اتوماسیون صنعتی، در اوایل دهه ۱۹۷۰ یک مشکل مهم داشت. برنامه ها پیچیده بودند و اعمال تغییرات نیاز به برنامه نویس آموزش دیده داشت. در اواخر دهه ۱۹۷۰ اصلاحات زیادی در برنامه نویسی PLCها در سیستم های اتوماسیون صنعتی  بوجود آمد و به گونه ای تغییر یافت که کاربر به صورت آسانتری برنامه نویسی نماید. معرفی و ورود ریزپردازنده ها در سال ۱۹۷۸، موجب افزایش قدرت رایانه و تمام سیستمهای کنترل و اتوماسیون گردید و هزینه محاسبات را نیز کاهش داد. در نتیجه، استفاده از روباتها، تجهیزات اتوماسیون، انواع رایانه و همین طور PLC توسعه چشمگیری یافت. برنامه های PLC برای عده بیشتری از مردم، قابل فهم شدند و دسترسی به آن از نظر قیمت نیز مناسبتر گردید.

فردی که دانش کافی در زمینه رله یا دیجیتال داشته باشد، طی چند ساعت با توابع اصلی. PLC آشنا می شود. این توابع ممکن است شامل کویل ها، کنتاکتها، زمان سنجها و شمارنده ها باشند. اما افرادی که با نمودارهای نردبانی یا منطق دیجیتال آشنا نباشند، برای یادگیری به زمان بیشتری نیاز دارند.

شخصی که از منطق رله اطلاع کافی دارد، ظرف چند روز، با آموزش مناسب، با توابع پیشرفته. PLC در سیستم های اتوماسیون صنعتی  آشنا می شود.
کلاسهای آموزشی شرکت تولید کننده و کتب راهنما در یادگیری این توابع پیشرفته، بسیار مفید هستند. توابع پیشرفته. PLC به ترتیب یادگیری، ممکن است شامل کنترل غلتکی/دنبالگر، دسترسی به بیت های ثبات و توابع انتقال باشند.

مزایای  PLC در سیستم های اتوماسیون صنعتی :

بعضی از مزایای اساسی استفاده از کنترل کننده های برنامه پذیر عبارتند از:

  • انعطاف پذیری:

    در گذشته، هر دستگاه تولیدی مجهز به کنترل الکترونیکی، نیاز به کنترل کننده مخصوص به خود داشت، مثلاً ۱۵ دستگاه تولیدی مجزا، نیاز به ۱۵ کنترل کننده مجزا داشت. امروزه می توان با استفاده از یک نمونه PLC هر یک از آن ۱۵ دستگاه را کنترل کرد. علاوه بر آن ممکن است به کمتر از ۱۵ کنترل کننده PLC نیاز داشته باشید، زیرا هر PLC به آسانی می تواند چندین دستگاه را کنترل کند. هر یک از این دستگاه های کنترل شده با PLC، برنامهی مخصوص به خود را دارند.

  • اعمال تغییرات و تصحیح خطاها:

    در تابلوهای سیم بندی شده از نوع رله ای، هرگونه تغییری در برنامه نیاز به زمان برای سیم بندی مجدد تابلوها و دستگاهها دارد. در صورتی که وقتی مدار برنامه PLC یا ترتیب طراحی تغییر کند، تغییر در برنامه PLC، ظرف چند دقیقه و از طریق صفحه کلید انجام می شود. در سیستم هایی  که با PLC کنترل می شوند، هیچگونه تغییری در سیم بندی مورد نیاز نخواهد بود. بعلاوه اگر نیاز به اصلاح اشتباه برنامه ریزی در نمودار نردبانی کنترل PLC باشد، تغییرات سریعاً تایپ می شوند.

  • تعداد بسیار زیاد کنتاکت ها:

    هر PLC در قبال یک کویل، تعداد بسیار زیادی کنتاکت دارد، که در برنامه نویسی آن به کار گرفته می شود. فرض کنید یک رله به کار رفته در تابلو سیستم بندی شده، چهار کنتاکت داشته باشد که همگی مورد استفاده قرار گرفته اند و اکنون به دلیل تغییر طرح، نیاز به ساختن سه کنتاکت جدید یا بیشتر باشد. در این حالت بدست آوردن و نصب رله جدید، زمان بسیار زیادی نیاز دارد. اما در صورت استفاده از PLC، فقط با تایپ کردن می توان سه کنتاکت جدید ایجاد کرد. این سه کنتاکت به طور خودکار در PLC موجود خواهند بود. در واقع اگر حافظه رایانه اجازه دهد، صدها کنتاکت می توانند از طریق یک رله استفاده شوند.

  • هزینه کمتر:

    توسعه تکنولوژی باعث شده است توابع پیچیده تر در فضایی کوچکتر و با هزینه ای کمتر تحقق یابند. امروزه شما می توانید یک PLC را که شامل تعداد زیادی رله، زمان سنج و شمارنده و یک دنبالگر است، به بهای چندصد دلار بخرید.

  • اجرای آزمایشی:

    یک مدار برنامه ریزی شده با PLC را قبل از استفاده می توان در آزمایشگاه یا اداره آزمایش کرد. برنامه را می توان تایپ، آزمایش و مشاهده نمود و در صورت نیاز، اصلاح و در وقت با ارزش کارخانه صرفه جوئی کرد. در حالی که سیستم های رله ای سنتی در بهترین حالت در محل کار آزمایش می شوند، که کار بسیار زمان بری است.

  • نظارت عینی:

    عملیات مدار PLC در طول فعالیت آن، مستقیماٌ روی صفحه. CRT قابل مشاهده است. بنابراین درستی یا نادرستی عملکرد یک مدار در هر لحظه، قابل مشاهده است. مسیرهای منطقی در زمان فعال شدن، روی صفحه مونیتور روشن می گردند و به همین دلیل، عیب یابی آنها نیز به سرعت انجام می شود. در سیستم های PLC پیشرفته، در صورت وقوع هر عیب، می توان پیامی مناسب جهت آگاهی کاربر در نظر گرفته و برنامه ریزی کرد. این پیام به محض آشکار شدن عیب مربوطه در سیستم PLC، روی صفحه نمایش ظاهر می شود (به عنوان مثال: ‘MOTOR #7 IS OVERLOADED’). در PLC های پیشرفته، ممکن است توضیحاتی در مورد وظیفه هر جزء مدار در نظر گرفته شود. برای مثال، ورودی شماره ۱ در روی نمودار، می تواند توضیحی مانند CONVERYOR LIMIT SWITCH داشته باشد.

  • سرعت عمل:

    رله ها برای فعال شدن نیاز به زمان غیر قابل قبولی دارند. سرعت عمل برنامه PLC بسیار زیاد است. سرعت عملیات منطقی PLC توسط زمان پوشش تعیین می شود، که این زمان در حدود چند میلی ثانیه است.

  • روش برنامه نویسی بولی یا نردبانی:

    برنامه نویسی یک PLC در حالت نردبانی توسط تکنسین یا مهندس برق می تواند انجام شود. همچنین یک برنامه نویس PLC که در سیستم های کنترل دیجیتال یا بولی کار می کند، نیز می تواند به راحتی عمل برنامه نویسی PLC را نیز انجام دهد.

  • قابلیت اطمینان و نگهداری:

    معمولاً قطعات نیمه هادی نسبت به سیستم های معادل مکانیکی یا رله ها از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار هستند. PLC از اجزاء نیمه هادی ساخته می شود که دارای ضرایب اطمینان بسیار زیادی هستند. در نتیجه نگهداری سیستم های PLC هزینه بسیار کمی دربردارد و زمان از کار افتادن حداقل است.

  • سادگی قرار گرفتن اجزای سیستم کنترل:

    سیستم PLC و تمام اجزای جانبی آن یک جا تحویل داده می شود. یعنی همراه. PLC، شمارنده ها، رله ها و سایر اجزاء نیز تحویل داده می شود.
    در حالی که در طرح یک تابلو کنترل رله ای، ممکن است بیش از ۲۰ رله و زمان سنج مختلف که محصول ۱۲ کارخانه متفاوت هستند، وجود داشته باشد. دریافت همزمان همه این محصولات، نیاز به برنامه ریزی دقیقی دارد. در سیستمهای رله ای فراموش کردن خرید یک قطعه، به معنی توقف کامل سیستم تا رسیدن آن قطعه است. در سیستم PLC، همیشه یک رله ی بیشتر در دسترس است و لذا این امکان را به شما می دهد که یک PLC با قدرت محاسباتی اضافی و کافی، داشته باشید.

  • مستند سازی:

    در صورت نیاز، چاپ مدار کامل. PLC ظرف چند دقیقه امکان پذیر است و به طور کلی احتیاجی به جستجوی مدار PLC در بایگانی پرونده ها نیست. PLC در هر لحظه می تواند مدار واقعی را چاپ کند که برای تابلو های رله ای کار دشواری است. پرونده چاپ شده توسط PLC، وضعیت مدار در همان لحظه است و برای تایید نیازی به بازبینی و کنترل سیم ها ندارد.

  • امنیت:

    تا زمانی که قفل سیستم PLC به درستی باز نشود، امکان تغییر در برنامه آن وجود ندارد. در حالی که در سیستم های رله ای، امکان تغییرات غیرمستند در تابلو کنترل وجود دارد. معمولاً افرادی که در شیفت های پایانی روز کار می کنند این تغییرات را با دقت در پرونده ها ثبت نمی کنند.

  • سهولت تغییرات با برنامه نویسی مجدد: 
    از آنجایی که PLC ها را به سهولت می توان مجدداً برنامه ریزی کرد، پردازش پیچیده تولید را می توان انجام داد. مثلاً در صورتی که قطعه B وارد خط مونتاژ شود، در حالی که هنوز قطعه ی A در حال پردازش است، می توان برنامه خط تولید قطعه B را در ظرف چند ثانیه مجدداً برنامه ریزی نمود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.